CN206116602U - 一种圆极化高增益rfid阅读器天线 - Google Patents
一种圆极化高增益rfid阅读器天线 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供了一种圆极化高增益RFID阅读器天线，包括PCB板和外壳，所述PCB板安装在外壳内，所述PCB板包括辐射板和金属接地板，所述辐射板包括微带阵列天线、馈电网络和介质基板，所述微带阵列天线包括多个铺设于介质基板上的辐射单元，所述辐射单元和馈电网络均置于同一层PCB板上，每个所述辐射单元的一端边沿连接到馈电网络中，所述PCB板下方焊接有射频连接头，所述外壳包括底板和天线罩，所述天线罩扣在底板上。本实用新型所述实施例的有益效果：通过提高阅读器天线增益以增加纵向有效通讯区域远端距离、提高交易成功率和通车速度。
Description
技术领域
本实用新型属于智能交通(ITS)领域，尤其是涉及一种圆极化高增益RFID阅读器天线。
背景技术
无线射频识别(RFID)是一种非接触式的自动识别技术，该技术可以快速、实时、准确的采集与处理信息，在不停车收费、物流、仓库管理等多个领域存在广泛应用。RFID系统一般由阅读器、阅读器天线和标签组成，在通信过程中，由于标签摆放位置往往不固定，会影响阅读器天线和标签天线间的极化馈电关系，因此需要阅读器天线是圆极化的。
圆极化天线的辐射电场是旋转的，可以与任何方向的线极化天线进行通信，这样对摆放不同角度和偏移一定位置的标签都能够有效的读取。而标签一般都是线极化的，这样阅读器天线就能与标签进行良好的通信。
天线参数(如增益、辐射方向图等)直接影响阅读器的识别距离、识别区域等，进而影响阅读器的性能。由于某些工作环境下对阅读器天线的增益要求较高，而现有天线单元增益较小，故研发高增益圆极化RFID系统阵列天线具有积极意义。微带阵列天线由于其自身的优点在RFID领域得到了广泛的应用，在标签天线接收功率不变的情况下，增加识别距离就要增加发射功率或者增加阅读器天线增益。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型旨在提出一种圆极化高增益RFID阅读器天线，以满足识别较远距离的RFID系统需求。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种圆极化高增益RFID阅读器天线，包括PCB板和外壳，所述PCB板安装在外壳内，所述PCB板包括辐射板和金属接地板，所述辐射板包括微带阵列天线、馈电网络和介质基板，所述微带阵列天线包括多个铺设于介质基板上的辐射单元，所述辐射单元和馈电网络均置于同一层PCB板上，每个所述辐射单元的一端边沿连接到馈电网络中，所述PCB板下方焊接有射频连接头，所述外壳包括底板和天线罩，所述天线罩扣在底板上。
进一步的，所述辐射单元为两个对角是切角的方形切角天线，所述微带阵列天线由十六个所述辐射单元构成4×4的组阵。
进一步的，所述馈电网络将第一排和第二排辐射单元中每列的两个辐射单元并联形成第一组并列单元，将第三排和第四排辐射单元中每列的两个辐射单元并联形成第二组并列单元，将每组所述并列单元分别串联在一起再将两组并列单元进行并联连接。
进一步的，在所述馈电网络和金属接地板之间设有两个短路探针。
进一步的，所述PCB板上开设有射频头接口，所述射频头接口由中间圆孔和四个位于中间圆孔四周的周围圆孔形成，所述中间圆孔位于馈电网络的中间馈线位置上。
进一步的，所述射频头接口的圆孔大小、位置均与射频连接头的引脚相配。
进一步的，所述射频连接头为SMA，所述SMA的探针由中间圆孔穿过金属接地板和介质基板与馈线相连，其他四脚通过周围圆孔与金属接地板相连。
进一步的，所述PCB板和底板之间通过四根隔离柱支撑。
进一步的，所述金属接地板为金属铜，所述底板为铝板。
相对于现有技术，本实用新型所述的圆极化高增益RFID阅读器天线具有以下优势：
(1)本实用新型所述的圆极化高增益RFID阅读器天线通过提高阅读器天线增益以增加纵向有效通讯区域远端距离、提高交易成功率和通车速度；
(2)本实用新型所述的圆极化高增益RFID阅读器天线采用十六元微带阵列天线，此阵列形式结构紧凑、增益高，并达到了某系统对于波束宽度的要求，水平方向半功率波束宽度小于30°，垂直方向半功率波束宽度小于35°；
(3)本实用新型所述的辐射单元通过切角引入几何微扰产生简并模以实现圆极化；
(4)本实用新型所述的辐射单元通过微带线边沿馈电，易控制输入阻抗水平，方形切角天线通过微带线边沿馈电可提高天线的极化带宽和阻抗带宽。
(5)本实用新型所述的圆极化高增益RFID阅读器天线在适当位置加载短路探针，既可以调整谐振频率、又可以起到防雷击的功能。
(6)本实用新型所述的天线采用串并联结合的馈电网络，利用多段阻抗变换器原理达到足够带宽，并通过调整微带馈线的宽度，改变馈电网络的阻抗值，以实现良好的阻抗匹配，所述馈电网络成功地将天线阵的阻抗匹配到50Ω。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例的辐射板的示意图；
图2为本实用新型实施例的外壳结构示意图；
图3为本实用新型实施例的天线水平截面增益方向图；
图4为本实用新型实施例的天线垂直截面增益方向图。
附图标记说明：
1-介质基板；2-辐射单元；3-馈电网络；4-金属接地板；5-天线罩；6-底板；7-射频头接口；8-隔离柱；9-短路探针。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
如图1、图2所示，一种圆极化高增益RFID阅读器天线，包括PCB板和外壳，所述PCB板安装在外壳内，所述PCB板包括辐射板和金属接地板4，所述辐射板包括微带阵列天线、馈电网络3和介质基板1，所述微带阵列天线包括包括多个铺设于介质基板1上的辐射单元2，所述辐射单元2和馈电网络3均置于同一层PCB板上，每个所述辐射单元2的一端边沿连接到馈电网络3中，通过微带阵列天线边沿馈电，所述PCB板下方焊接有射频连接头，使天线采用天线板底面馈电的方式，所述外壳包括底板6和天线罩5，所述天线罩5扣在底板6上。
在本实施例中，所述辐射单元2为方形贴片，尺寸为15mm×15.6mm，贴片对角线上利用三角形切角引入几何微扰产生简并模以实现圆极化，所述微带阵列天线由十六个所述辐射单元构成4×4的组阵，此阵列形式结构紧凑、增益高，并达到了某系统对于波束宽度的要求，如图3、图4所示为应用此阵列的天线增益结果，水平方向半功率波束宽度小于30°，垂直方向半功率波束宽度小于35°，该阵列天线工作中心频率在5.8GHz。
所述馈电网络3将第一排和第二排辐射单元2中每列的两个辐射单元2并联形成第一组并列单元，将第三排和第四排辐射单元2中每列的两个辐射单元2并联形成第二组并列单元，将每组所述并列单元分别串联在一起再将两组并列单元进行并联连接，形成串并联结合的馈电网络3，由馈电网络3控制对天线子阵的等幅同相的激励，以获得高增益、强方向性等特点，串并联结合的馈电网络3利用多段阻抗变换器原理达到足够带宽，并通过调整微带馈线的宽度，改变馈电网络的阻抗值，以实现良好的阻抗匹配，所述馈电网络成功地将天线阵的阻抗匹配到50Ω。
在所述馈电网络3和金属接地板4之间设有两个短路探针9，既可以调整谐振频率、又可以起到防雷击的功能，短路探针9的到馈电网络的距离是可以改变的。
所述PCB板上开设有射频头接口7，所述射频头接口7由中间圆孔和四个位于中间圆孔四周的周围圆孔形成，所述中间圆孔位于馈电网络3的中间馈线位置上。
所述射频头接口7的圆孔大小、位置均与射频连接头的引脚相配。
所述射频连接头为SMA，所述SMA的探针由中间圆孔穿过金属接地板4和介质基板1与馈线相连，通过馈线连入馈电网络3，其他四脚通过周围圆孔与金属接地板4相连。
所述PCB板和底板6之间通过四根隔离柱8支撑。
所述金属接地板4为金属铜，所述底板6为铝板。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种圆极化高增益RFID阅读器天线，其特征在于：包括PCB板和外壳，所述PCB板安装在外壳内，所述PCB板包括辐射板和金属接地板，所述辐射板包括微带阵列天线、馈电网络和介质基板，所述微带阵列天线包括多个铺设于介质基板上的辐射单元，所述辐射单元和馈电网络均置于同一层PCB板上，每个所述辐射单元的一端边沿连接到馈电网络中，所述PCB板下方焊接有射频连接头，所述外壳包括底板和天线罩，所述天线罩扣在底板上。
2.根据权利要求1所述的一种圆极化高增益RFID阅读器天线，其特征在于：所述辐射单元为两个对角是切角的方形切角天线，所述微带阵列天线由十六个所述辐射单元构成4×4的组阵。
3.根据权利要求1所述的一种圆极化高增益RFID阅读器天线，其特征在于：所述馈电网络将第一排和第二排辐射单元中每列的两个辐射单元并联形成第一组并列单元，将第三排和第四排辐射单元中每列的两个辐射单元并联形成第二组并列单元，将每组所述并列单元分别串联在一起再将两组并列单元进行并联连接。
4.根据权利要求1所述的一种圆极化高增益RFID阅读器天线，其特征在于：在所述馈电网络和金属接地板之间设有两个短路探针。
5.根据权利要求1所述的一种圆极化高增益RFID阅读器天线，其特征在于：所述PCB板上开设有射频头接口，所述射频头接口由中间圆孔和四个位于中间圆孔四周的周围圆孔形成，所述中间圆孔位于馈电网络的中间馈线位置上。
6.根据权利要求5所述的一种圆极化高增益RFID阅读器天线，其特征在于：所述射频头接口的圆孔大小、位置均与射频连接头的引脚相配。
7.根据权利要求1所述的一种圆极化高增益RFID阅读器天线，其特征在于：所述射频连接头为SMA，所述SMA的探针由中间圆孔穿过金属接地板和介质基板与馈线相连，其他四脚通过周围圆孔与金属接地板相连。
8.根据权利要求1所述的一种圆极化高增益RFID阅读器天线，其特征在于：所述PCB板和底板之间通过四根隔离柱支撑。
9.根据权利要求1所述的一种圆极化高增益RFID阅读器天线，其特征在于：所述金属接地板为金属铜，所述底板为铝板。
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